第11讲 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系2026年高考物理一轮复习精讲课件

高中物理一轮复习系列课件 第11讲：2.5 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系 制作：陈庆威 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 考点 CONTENT 基本原理 创新设计 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 基本原理 考点一 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验原理 01. 1.如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小　　　. 2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的　　　　，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可得出弹力大小与形变量间的关系. 相等 伸长量x 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 器材 铁架台、　　　、刻度尺、　　　　　、坐标纸等. 实验器材 02. 弹簧 钩码若干 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验步骤 03. 1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长. 2.如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出 此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量 x1，将这些数据填入自己设计的表格中. 3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验步骤 04. 钩码个数 长度 伸长量x 钩码质量m 弹力F 0 l0       1 l1 x1＝l1－l0 m1 F1 2 l2 x2＝l2－l0 m2 F2 3 l3 x3＝l3－l0 m3 F3 … … … … … 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 数据处理 05. 1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图.用平滑的曲线(包括直线)连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线. 2.以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数. 3.得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 注意事项 06. 1.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度. 2.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据. 3.观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点. 4.统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 误差分析 07. 1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。 2.悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故图像发生弯曲。 3.水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故图像横轴截距不为零。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 08. 例题1 某同学想测量一根轻弹簧的劲度系数，他进行了如下实验： (1)如图甲所示，将弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上，一指针固定在弹簧下端，刻度尺竖直固定在弹簧一侧，刻度尺零刻线与弹簧上端点对齐。测量弹簧原长时，指针指示刻度如图乙所示，则弹簧原长L0= cm。 【解析】（1）刻度尺的最小分度值为1mm，由图乙可知弹簧原长为14.80cm。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 09. 例题1 (2)他依次在弹簧下端挂上钩码，同时测得弹簧静止时相应的形变量，记录钩码的质量m和对应的弹簧形变量x的数据，得到的x—m图像如图丙所示，取重力加速度大小g=9.78m/s2，由图像可得弹簧的劲度系数k= N/m。（计算结果保留三位有效数字） 【解析】（2）由二力平衡可知 解得x-m图像中图线的斜率为 解得N/m 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 10. 例题2 某同学利用钩码和刻度尺研究一橡皮筋所受弹力与其伸长量之间的关系。 （1）如图甲，先将橡皮筋的一端固定在铁架台上，橡皮筋的另一端系一轻质挂钩和指针。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 11. 例题2 （2）在挂钩上逐个挂上单个质量为的钩码，并记录下指针所对应的刻度，为所挂钩码数量个时指针所对应刻度，为不挂钩码时指针所对应刻度。记录如下表： 代表符号 数值（cm） 17.35 19.35 21.30 23.42 25.34 27.40 29.36      0 2.00 3.95 6.07 7.99 10.05 12.01 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 12. 例题2 （3）根据测量数据作出图，如图乙。 （4）由图像可得该橡皮筋的劲度系数 （结果保留两位有效数字， ）。 （5）由图像可以得出的结论是 。 （6）若考虑挂钩和指针，本实验测得橡皮筋的劲度系数比真实值 （选填“偏小”“偏大”或“相等”）。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 13. 解析 [1]根据胡克定律可知可知 根据图乙可知图像斜率 解得 [2]图像为过原点的直线，则可得出在弹性限度内，橡皮筋弹力与其伸长量成正比。 [3]若考虑挂钩和指针，图像斜率不变，本实验测得橡皮筋的劲度系数不变。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 创新设计 考点二 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验装置改进 01. 1.将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向做实验.消除了弹簧自重的影响. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验装置改进 02. 2.利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，计算机上得到弹簧 弹力和弹簧形变量的关系图像(如图 所示)，分析图像得出结论. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验器材创新 03. 利用传感器等现代化的手段来探究弹簧弹力与伸缩量的关系。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验思路创新 04. 1.改变弹簧的固定方式,研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系。 2.物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量,即F=m0g+k(x0-x)=m0g+kx0-kx,故F-x图线 (图丙)斜率的大小为弹簧 的劲度系数。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验过程创新 05. 1.利用浮力对弹簧弹力大小的影响，探究弹簧的劲度系数及钩码浮力的大小。 2.用电压表量度弹簧的拉力 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 06. 例题3 （2025·四川·高考真题）某学习小组利用生活中常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为1.0×103kg/m3，当地重力加速度为9.8m/s2。实验过程如下： （1）将两根细绳分别系在弹簧两端，将其平放在较光滑的水平桌面上，让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐，另一个系绳点对应的刻度如图1所示，可得 弹簧原长为 cm。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 07. 例题3 （2）将弹簧一端细绳系到墙上挂钩，另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后，系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行，如图2所示。 （3）用带有刻度的杯子量取50mL水，缓慢加到小桶里，待弹簧稳定后，测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 08. 例题3 （4）以小桶中水的体积V为横坐标，弹簧伸长量x为纵坐标，根据实验数据拟合成如图3所示直线，其斜率为200m−2。由此可得该弹簧的劲度系数为 N/m（结果保留2位有效数字）。 （5）图3中直线的截距为0.0056m， 可得所用小桶质量为 kg （结果保留2位有效数字）。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 09. （1）[1]该刻度尺的分度值为0.1cm，应估读到分度值的后一位，故弹簧原长为13.14cm （4）[2]由胡克定律可知 化简可得由图像可知 代入数据解得该弹簧的劲度系数为 （5）[3]由图可知 代入数据可得所用小桶质量为 例题3 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 10. 例题4 （2025·重庆·高考真题）弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计了如图1所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。 (1)某次测量时，螺旋测微器的示数 如图2所示，此时读数为 mm。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 11. 例题4 (2)对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F与弹簧长度l的关系如图3所示，由图可得弹簧的劲度系数为 N/m， 弹簧原长为 mm （均保留3位有效数字）。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 12. 解析 （1）根据螺旋测微器的读数法则有7mm＋41.5 × 0.01mm = 7.415mm （2）[2]当弹力为零时弹簧处于原长为17.6mm [1]将题图反向延长与纵坐标的交点为2.50N，则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 THANKS 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 $$